package map;

/**
 * @program: play-structure
 * @author: baichen
 **/
public class BSTMap<K extends Comparable<K>, V> implements Map<K, V> {
    private class Node {
        public K key;
        public V value;
        public Node left, right;

        public Node(K key, V value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            left = null;
            right = null;
        }
    }

    private Node root;
    private int size;

    public BSTMap() {
        root = null;
        size = 0;
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素(key, value)
    @Override
    public void add(K key, V value) {
        root = add(root, key, value);
    }

    // 向以node为根的二分搜索树中插入元素(key, value)，递归算法
    // 返回插入新节点后二分搜索树的根
    private Node add(Node node, K key, V value) {
        if (node == null) {
            size++;
            return new Node(key, value);
        }
        if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            node.left = add(node.left, key, value); //向左子树中插入 key 和 value
        } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
            node.right = add(node.right, key, value);
        } else {
            node.value = value;
        }
        return node;
    }

    // 返回以node为根节点的二分搜索树中，key所在的节点
    private Node getNode(Node node, K key) {    //递归函数getNode

        if (node == null) {
            return null;
        }
        if (key.compareTo(node.key) == 0) {
            return node;
        } else if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            return getNode(node.left, key);
        } else {
            return getNode(node.right, key);
        }
    }

    //（删除节点）
    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node) {
        //没有左子树的话，根/父结点最小，根据二分搜索树的特性，最小的节点在左子树中
        if (node.left == null)
            return node;
        return minimum(node.left);
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node) {

        if (node.left == null) {
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size--;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    // 从二分搜索树中删除键为key的节点
    @Override
    public V remove(K key) {
        Node node=getNode(root,key);
        if (node!= null){
            root=remove(root,key);
            return node.value;
        }
        return null;
    }

    private Node remove(Node node, K key) {
        if (node == null)
            return null;
        if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            node.left = remove(node.left, key);     //到左子树中去找
            return node;
        } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {   //到右子树中去找
            node.right = remove(node.right, key);
            return node;
        } else {   // key.compareTo(node.key) == 0
            // 待删除节点左子树为空的情况
            if (node.left == null) {
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size--;
                return rightNode;
            }

            // 待删除节点右子树为空的情况
            if (node.right == null) {
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size--;
                return leftNode;
            }
            // 待删除节点左右子树均不为空的情况
            // 找到比待删除节点大的最小节点, 即待删除节点右子树的最小节点
            // 用这个节点顶替待删除节点的位置
            Node successor = minimum(node.right);    //要找到 node 节点的后继
            successor.right = removeMin(node.right);   //node节点为被删除的节点
            //从node.right中removeMin 掉其中的最小节点，根节点返回作为后继的右子树
            successor.left = node.left;        // successor 替代原来的 node 节点
            node.left = node.right = null;    //node 节点与二分搜索树脱离关系
            return successor;
        }
    }

    @Override
    public boolean contains(K key) {
        return getNode(root, key) != null;
    }

    @Override
    public V get(K key) {
        Node node = getNode(root, key);     //从根节点root开始寻找 key
        return node == null ? null : node.value;    //如果 K 为空则返回的node也为空，否则返回 node.value
    }

    @Override
    public void set(K key, V newValue) {
        Node node = getNode(root, key);
        if (node == null) {
            throw new IllegalArgumentException(key + " doesn't exist!");
        }
        node.value = newValue;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
}
